步進電機實用案例.ppt

1、步進電機實用案例,步進電機在三維掃描系統(tǒng)中的應(yīng)用,三維掃描系統(tǒng)工作原理概述,通過57HS2A76-304型號步進電機控制滾珠絲杠帶動滑塊運動，實現(xiàn)掃描儀豎直方向的運動。 選擇86HS2A101-504-01步進電機控制支撐桿旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)掃描儀在豎直平面按一定角度旋轉(zhuǎn)。 選擇 86HS2A101-504-01步進電機控制電動回轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)圓形電磁盤的360度旋轉(zhuǎn)，從而實現(xiàn)對待檢測工件的自動掃描。,三維掃描系統(tǒng)工作流程圖,運動鏈,1.用步進電機1經(jīng)過減速器2和聯(lián)軸器3驅(qū)動滾珠絲杠5轉(zhuǎn)動，滾珠絲杠5經(jīng)螺母帶動滑座6上下移動，從而可以實現(xiàn)與滑座連接的掃描儀上下移動。 2.滑座6上的步進電機通過減速器

2、和聯(lián)軸器直接驅(qū)動擺臂7繞軸擺動，從而實現(xiàn)掃描儀俯仰角的變化。 3.工作臺9可以實現(xiàn)360旋轉(zhuǎn).,任務(wù),根據(jù)掃描儀的工作原理可以確定為了實現(xiàn)掃描儀正常共作所需要進行的工作： 1.根據(jù)實現(xiàn)掃描儀上下移動所需要的最大轉(zhuǎn)矩選擇步進電機的類型； 2.進行慣量匹配所需要的減速器類型； 3.驅(qū)動擺臂擺動所需要的步進電機的選型； 4.進行慣量匹配所需要的減速器的類型； 5.實現(xiàn)工作臺轉(zhuǎn)動所需需要步進電機的類型。,擺臂的工作狀況,擺臂用來實現(xiàn)改變掃描儀的俯仰角，擺臂在空行程是實現(xiàn)最大的擺速 ,最短加速時間 ，從而計算求得最大加速度 ,當(dāng)擺臂在水平位置加速啟動時，所需要驅(qū)動力矩最大。,擺臂的結(jié)構(gòu),擺臂的長度300

3、mm ,質(zhì)量大約為 3kg ,掃描儀整體的質(zhì)量大約為 10kg ，根據(jù)這些已知條件可以求得要想實現(xiàn)掃描儀俯仰角改變所需要的最大驅(qū)動功率，由此可以實現(xiàn)對步進電機的選型,控制豎直方向運動步進電機的選擇,用運動控制卡來控制步進電機，控制步進電機在豎直方向運動。 控制要求：利用運動控制卡控制步進電機勻速轉(zhuǎn)動，從而控制滑塊在豎直方向的運動，當(dāng)按下停止按鈕時，點擊馬上停止轉(zhuǎn)動（電機軸鎖?。?。 按下脫機按鈕，電機軸松開。,控制豎直方向運動步進電機的選擇,對于步進電機的選擇我們主要考慮了兩個方面，一是電機的最大靜力矩，要求能夠拖動負載。 二是選擇電機的步距角，但是由于我們選擇的是帶細分功能的驅(qū)動器，可以通過細

4、分來改變步距角。 相關(guān)計算：利用公式 （n為脈沖數(shù)，L為移動距離，p為滾軸絲桿的螺距， 為步距角）計算脈沖數(shù) n,我們選擇步距角為1.8度，經(jīng)測量最大移動距離為1250mm，選擇的滾軸絲杠的螺距為5mm.代入計算可得n為50000. 設(shè)置為5細分，電機每轉(zhuǎn)一周可發(fā)出 =1000個脈沖。,控制豎直方向運動步進電機的選擇,電機所需拖動的最大重量為100N，計算負載最大時的靜力矩為1 。 選擇57HS2A76-304型號的步進電機，該步進電機最大靜力矩是1.8 ，額定電流為3A,機身長度76mm,轉(zhuǎn)子慣量為440，重量1.05Kg,符合要求。,控制掃描儀按一定角度旋轉(zhuǎn)的電機的計算與選擇,同樣用運動控

5、制卡來控制步進電機，實現(xiàn)電機順時針與逆時針的旋轉(zhuǎn)，用一個機械限位來限制掃描儀旋轉(zhuǎn)的最大角度。 控制要求：用運動控制卡控制電機的轉(zhuǎn)動，當(dāng)按下開始按鈕時，電機轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動到某一位置時，按下停止按鈕，電機停止轉(zhuǎn)動（電機軸被鎖?。?。 連桿在水平時電機軸承受的力矩最大，測量得掃描儀重2Kg,力臂最長為228mm,計算可得力矩最大為4.56Nm.,控制掃描儀按一定角度旋轉(zhuǎn)的電機的計算與選擇,選擇的步進電機型號為86HS2A101-504-01，該電機的最大靜力矩為6Nm,額定電流為5A，機身長度101mm，重量為3.25Kg,經(jīng)測試符合要求。 由于控制電動回轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)的精度要求不高，經(jīng)測試86HS2A101-504-01型號步進電機可滿足控制要求，故在此不在過多贅述。,擺臂轉(zhuǎn)動慣量的匹配,根據(jù)負載的轉(zhuǎn)動慣量和步進電機的轉(zhuǎn)動慣量，由最佳慣量匹配求得所需要減速器的傳動比,符號說明：擺臂相對于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量 掃描儀相對于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量 擺臂和掃描儀組合（負載）相對于轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動慣量 所選型號步進電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 慣量匹配的最佳傳動比,根據(jù)最佳傳動比可以求得步進電動機的額定轉(zhuǎn)矩經(jīng)減速器后的最大輸出轉(zhuǎn)矩：,由此可知，所選擇的步進電機動力方面滿足要求，傳動比較大，選用諧波減速器較合適。,根據(jù)滑座上下的移動速度狀況及絲杠所驅(qū)動負載的質(zhì)量，選用的滾